自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

周 皓

（蘇州健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇太倉(cāng) 215411）

農(nóng)業(yè)是我國(guó)重要的產(chǎn)業(yè)，也是其他經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。在當(dāng)前我國(guó)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的格局轉(zhuǎn)型升級(jí)背景下，只有引入大量自動(dòng)化機(jī)械化生產(chǎn)設(shè)備，才能夠使農(nóng)業(yè)逐步實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。但是目前有些農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)與自動(dòng)化技術(shù)融合力度不足，我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距。在部分山區(qū)地區(qū)，仍然使用手工式的農(nóng)業(yè)耕種設(shè)備，極大地制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展。在當(dāng)前機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化發(fā)展中，機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)為智能化農(nóng)業(yè)提供了更多的可能，而且也能夠助推我國(guó)農(nóng)業(yè)朝著現(xiàn)代化、自動(dòng)化方向發(fā)展。

1 農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)現(xiàn)狀

從當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的角度上來(lái)講，國(guó)家對(duì)現(xiàn)代化自動(dòng)控制設(shè)備的控制技術(shù)有了較大的研究，而且國(guó)內(nèi)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)更新的階段，一些大型農(nóng)業(yè)企業(yè)運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，應(yīng)用GPS、GIS 等新技術(shù)，使農(nóng)業(yè)設(shè)備逐步向自動(dòng)化發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)能夠使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新，直接了解現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械設(shè)備的操作過(guò)程，有利于實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備的集中管控，保證系統(tǒng)符合各類(lèi)農(nóng)作物生產(chǎn)的需要。通過(guò)機(jī)械設(shè)備可以自動(dòng)采集農(nóng)作物生長(zhǎng)各類(lèi)數(shù)據(jù)，極大地提高了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率[1]。國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化水平與西方國(guó)家相比有較大差距，尤其是在技術(shù)方面比較落后?，F(xiàn)階段我國(guó)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)民還是依靠手工方式進(jìn)行耕種，很多農(nóng)民并沒(méi)有意識(shí)到應(yīng)用現(xiàn)代化的信息技術(shù)和生產(chǎn)設(shè)備，而且在農(nóng)業(yè)的管理方面還存在機(jī)制不健全、機(jī)制落后的問(wèn)題。農(nóng)產(chǎn)品的銷(xiāo)售往往沒(méi)有形成自身的獨(dú)特品牌，在品牌創(chuàng)新方面缺乏創(chuàng)新性，無(wú)法與市場(chǎng)的其他產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。當(dāng)前有些農(nóng)業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)中仍然會(huì)保留機(jī)械化的生產(chǎn)模式，智能化技術(shù)并未應(yīng)用到農(nóng)業(yè)的種植和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)加工中，這會(huì)使設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)際的生產(chǎn)需求存在較大的落后和差異性，不能夠充分利用資源，造成資源浪費(fèi)，加大了農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。智能技術(shù)可以極大提升農(nóng)作物種植效率，為改善農(nóng)作物產(chǎn)品質(zhì)量提供更多技術(shù)保障。

2 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 同步控制

在機(jī)械設(shè)備控制中，應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)比較重要，而且自動(dòng)化控制技術(shù)會(huì)以電氣設(shè)備為載體，通過(guò)連接各設(shè)備，對(duì)接設(shè)備與終端之間的信息溝通渠道，以此縮減信息傳輸時(shí)間，提高設(shè)備響應(yīng)效率。對(duì)那些遠(yuǎn)程的操控設(shè)備來(lái)講，利用終端的操控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)的連接，以物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為載體，可以使該機(jī)械設(shè)備做好智能化的空間定位，了解各個(gè)設(shè)備設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)下達(dá)相應(yīng)的指令參數(shù)保證設(shè)備運(yùn)行，精準(zhǔn)執(zhí)行管理人員的各類(lèi)操作指令。通過(guò)應(yīng)用現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)設(shè)施設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的同步運(yùn)行，同步操作[2]。

2.2 精準(zhǔn)的操控性

在現(xiàn)階段現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行中，要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，只有通過(guò)內(nèi)部信號(hào)傳輸控制，以光電作為傳輸?shù)闹黧w，與外部系統(tǒng)、內(nèi)部系統(tǒng)連接整合，才能夠保證各個(gè)電路之間隔斷電氣，有效保證各個(gè)信息接入端在信息傳輸中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)傳輸。另外，在控制系統(tǒng)中，通過(guò)應(yīng)用集成的模塊可以確保各個(gè)設(shè)備在運(yùn)行中符合相應(yīng)的參數(shù)要求，降低外部的環(huán)境干擾。此時(shí)還應(yīng)該注意自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用需要，選擇嚴(yán)格規(guī)范的控制系統(tǒng)，保證系統(tǒng)基本功能的正常，同時(shí)進(jìn)一步提高自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)林機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用。

2.3 自我診斷

自動(dòng)控制技術(shù)往往是以自我診斷功能實(shí)現(xiàn)為主，通過(guò)外部的專(zhuān)家智能系統(tǒng)，同時(shí)依托機(jī)設(shè)備內(nèi)部的傳感器實(shí)時(shí)分析整個(gè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。傳感器能將采集到的數(shù)據(jù)信息反饋到中央控制系統(tǒng)中，并由專(zhuān)家的系統(tǒng)研讀數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部，可以對(duì)比分析外部的參數(shù)，了解設(shè)備在運(yùn)行中是否出現(xiàn)了故障。另外，系統(tǒng)具有精密的算法，可以對(duì)當(dāng)前的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)期的分析，還可以通過(guò)參數(shù)的核定方式來(lái)保證各類(lèi)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在系統(tǒng)運(yùn)作期間執(zhí)行相應(yīng)指令，當(dāng)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)到故障時(shí)，這時(shí)故障機(jī)就可以給出相應(yīng)的解決方案。在設(shè)備運(yùn)作時(shí)，要立即停止并觸發(fā)相應(yīng)的警報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自我修復(fù)，保證設(shè)備正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.4 節(jié)約成本

自動(dòng)控制技術(shù)可以有效提高現(xiàn)有自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)，而且可以保證機(jī)械設(shè)備適用于多種運(yùn)行環(huán)境，這樣就可以最大化降低設(shè)備出現(xiàn)故障的概率。自動(dòng)化的控制系統(tǒng)能夠逐步替代人工的生產(chǎn)，例如實(shí)現(xiàn)播種一體化，自動(dòng)化設(shè)備可替代近5 個(gè)人的工作量，而且大幅度提升種植效率。對(duì)于現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來(lái)講，通過(guò)應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備可以節(jié)省大量人力、物力和財(cái)力，也會(huì)節(jié)約資源，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約成本的目的。自動(dòng)控制設(shè)備利用其高效的優(yōu)勢(shì)，減少大量的人工，縮減人工成本。

2.5 簡(jiǎn)化配置

隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷更新，各類(lèi)自動(dòng)控制技術(shù)的組件參數(shù)也在不斷調(diào)整，以使設(shè)備向自動(dòng)化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方向發(fā)展。不同的設(shè)備在作業(yè)期間會(huì)選擇多種控制類(lèi)型，例如模擬量、電壓值和數(shù)據(jù)接口，選擇應(yīng)用模塊化、集成化的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制器和智能端有效精準(zhǔn)連接。另外，還可以對(duì)這些數(shù)據(jù)做好獨(dú)立的處理，將數(shù)據(jù)信息輸入相應(yīng)的組件中，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)用設(shè)備的自動(dòng)管控。自動(dòng)控制技術(shù)可以減少設(shè)備內(nèi)部資源的配置，實(shí)現(xiàn)功能的集成，并替代多種傳感部件，減少能源消耗，提高設(shè)備運(yùn)行的效率。

3 自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的應(yīng)用

3.1 農(nóng)作物生長(zhǎng)中溫濕度的設(shè)定與控制

在自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用中，需要結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)的適宜溫度濕度控制好農(nóng)作物周?chē)臏囟?，并及時(shí)地對(duì)外界的溫度、濕度數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)備，這樣才能夠使外界的環(huán)境適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)。通過(guò)利用設(shè)備調(diào)節(jié)溫度、濕度，使溫濕度能夠處于農(nóng)作物生長(zhǎng)的最佳條件內(nèi)。例如，在大棚種植蔬菜期間，可以在大棚內(nèi)種植一些反季蔬菜。當(dāng)外界溫度無(wú)法達(dá)到農(nóng)作物生長(zhǎng)要求時(shí)，此時(shí)大棚就會(huì)為蔬菜生長(zhǎng)創(chuàng)建一個(gè)模擬的生長(zhǎng)環(huán)境，生產(chǎn)出符合市場(chǎng)需要的各類(lèi)蔬菜水果。在農(nóng)作物監(jiān)管期間，還應(yīng)該通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚蔬菜水果全天候的信息監(jiān)控，保證其生長(zhǎng)狀況符合當(dāng)前的農(nóng)作物生長(zhǎng)需要。為此要通過(guò)傳感設(shè)備來(lái)開(kāi)展空間的布局，以保證傳感器能夠均勻地分布在大棚的各個(gè)位置上。然后通過(guò)信息數(shù)據(jù)的采集，將大棚內(nèi)部蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境所形成的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)中，再由系統(tǒng)分析各類(lèi)數(shù)據(jù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析到大棚內(nèi)部數(shù)據(jù)信息下達(dá)指令之后，各類(lèi)型的控制技術(shù)會(huì)自動(dòng)執(zhí)行命令，以此保證設(shè)備在應(yīng)用過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)濕度溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。隨著當(dāng)前傳感器設(shè)備的不斷更新，各個(gè)設(shè)備的控制進(jìn)度也在逐步提高，生長(zhǎng)環(huán)境也會(huì)隨著設(shè)備作出靈活調(diào)整，這對(duì)反季農(nóng)作物生長(zhǎng)有較大的便利性。

3.2 農(nóng)作物自動(dòng)采收

農(nóng)作物成熟之后，可以通過(guò)利用自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采摘，這主要是通過(guò)設(shè)備設(shè)定相關(guān)參數(shù)，利用程序自動(dòng)操控保證設(shè)備精準(zhǔn)地執(zhí)行程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)采摘。在采摘中，要結(jié)合各個(gè)農(nóng)作物生長(zhǎng)的屬性測(cè)量數(shù)據(jù)。在果樹(shù)的成熟位置以及果蔬在某一階段內(nèi)成熟的特征進(jìn)行分析，這樣才能夠保證在系統(tǒng)錄入數(shù)據(jù)時(shí)符合實(shí)際農(nóng)作物生長(zhǎng)的需要。通過(guò)利用自動(dòng)化的設(shè)施設(shè)備，精準(zhǔn)地去執(zhí)行某一項(xiàng)指令，來(lái)完成設(shè)備在農(nóng)田自動(dòng)化運(yùn)行及采摘的需要。另外，自動(dòng)控制技術(shù)也必須以設(shè)備傳感器作為基礎(chǔ)和載體來(lái)獲取外界數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備內(nèi)部自動(dòng)控制程序參數(shù)的設(shè)定和對(duì)比，保證程序下達(dá)更加符合農(nóng)作物采摘的實(shí)際需要。

3.3 以傳感器為載體的影像識(shí)別技術(shù)

影像識(shí)別技術(shù)可以根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)期間外部光照強(qiáng)度而靈活地改變燈光強(qiáng)度，在不同生長(zhǎng)階段，植物對(duì)陽(yáng)光的需求量有一定的差異，要使農(nóng)作物科學(xué)合理生長(zhǎng)，必須控制好每個(gè)階段的光照，這樣才能夠保證植物在生長(zhǎng)中獲得足夠的光照強(qiáng)度。影像識(shí)別技術(shù)在農(nóng)作物大棚自動(dòng)控制應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)中顏色的辨別，將顏色與外界的光照強(qiáng)度值進(jìn)行對(duì)比分析，這樣通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的參數(shù)就可以靈活搭建大棚。通過(guò)控制大棚內(nèi)部光照強(qiáng)度，調(diào)整大棚內(nèi)部光照的強(qiáng)度，以此滿(mǎn)足農(nóng)作物在不同狀態(tài)下的生長(zhǎng)需要?；诖祟?lèi)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，就可以有效避免資源浪費(fèi)，提高農(nóng)作物的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用比較廣泛，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)播種、自動(dòng)耕種、自動(dòng)種植以及自動(dòng)采摘果實(shí)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的研制單位要加大對(duì)現(xiàn)有農(nóng)作物生長(zhǎng)習(xí)性的研究，通過(guò)優(yōu)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備與實(shí)際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)相匹配。應(yīng)用智能化的控制技術(shù)，可以進(jìn)一步提高農(nóng)作物生產(chǎn)效率。工業(yè)機(jī)械設(shè)備的研制單位要加大對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)研發(fā)資金的投入，在外部招聘高端的技術(shù)人才，同時(shí)與外部的技術(shù)公司建立穩(wěn)定合作關(guān)系，引入一些關(guān)鍵性的技術(shù)和零部件，研制出更加智能化、自動(dòng)化的控制設(shè)備。在農(nóng)村區(qū)域加大對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的宣傳力度，這樣才能增加自動(dòng)控制的設(shè)備銷(xiāo)售量。自動(dòng)控制技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)部溫度濕度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，還能夠?qū)崿F(xiàn)果實(shí)的自動(dòng)采摘，靈活控制大棚內(nèi)部的光照度。